Robotikk er en av de mest interessante og forstyrrende skoleaktivitetene. Hun lærer hvordan man komponerer algoritmer, spiller den pedagogiske prosessen og introduserer barn for programmering. På noen skoler, fra og med 1. klasse, studerer de informatikk, lærer å sette sammen roboter og trekker opp flytskjemaer. For å hjelpe barna med å forstå robotikk og programmering og studere matematikk og fysikk i dybden på videregående, har vi gitt ut et nytt LEGO Education SPIKE Prime utdanningssett. Vi forteller deg mer om det i dette innlegget.
LEGO Education SPIKE Prime er designet for å undervise barn i klasse 5–7 i skoler og robotklubber. Settet lar deg bygge algoritmer ved hjelp av flytskjemaer og beundre hvordan bilder på skjermen blir til bevegelser og handlinger. For moderne skolebarn er synlighet og WOW-effekten viktig, og SPIKE Prime er et agn som kan fengsle barn med programmering og de eksakte vitenskapene.
Sett oversikt
Settet kommer i en minimalistisk gul og hvit plastboks. Under lokket er det en papp med veiledning for å komme i gang og et diagram over plassering av deler i brettene. Settet er designet for å være enkelt å komme i gang med og krever minimalt med tilleggsopplæring for læreren.
Selve delene er pakket i poser med tall som tilsvarer nummeret på cellene i brettene.
Kjernesettet inneholder over 500 LEGO-elementer, inkludert nye.
- Flere nye rammer som reduserer prototyping-tiden og gjør det mulig å bygge større modeller.
- Ny 2x4 kube med Technic akselhull. Den lar deg kombinere Technic- og LEGO System-elementer i ett prosjekt.
- Oppdatert bunnplate fra Technic-serien.
- Nye smale hjul som gir presisjonskontroll og øker modellenes manøvrerbarhet.
- Nytt svinghjul i form av støtterull.
- Nye wireklips, tilgjengelig i flere farger, lar deg feste kabler på en ryddig måte.
I tillegg til selve delene er det tre motorer inne - en stor og to mellomstore, samt tre sensorer: avstand, farge og styrke.
Motorene er koblet direkte til navet og har rotasjonssensorer med en nøyaktighet på 1 grad. Denne funksjonen er gitt for å synkronisere driften av motorene slik at de kan bevege seg samtidig med konstant hastighet. I tillegg kan sensoren brukes til å måle hastigheten og avstanden til modellens bevegelse.
Fargesensoren skiller opptil 8 farger og kan brukes som lyssensor. Den har også en infrarød sensor innebygd som for eksempel kan lese lysrefleksjoner.
Berøringssensoren gjenkjenner følgende situasjoner: knapp trykket, trykket, trykket hardt. I dette tilfellet bestemmer sensoren trykkkraften i Newton eller i prosent.
IR-sensoren brukes til å bestemme avstanden fra roboten til et bestemt punkt eller for å forhindre kollisjoner. Kan måle avstand i prosenter, centimeter og tommer.
Du kan utvide funksjonene til basissettet ved å bruke ressurssettet, som består av 603 deler. Den inkluderer: et ekstra stort sett og en lyssensor, to store hjul, store vinkelgir som lar deg bygge store platespillere.
Hub
Navet har et innebygd gyroskop som kan bestemme posisjonen i rommet: orientering, tilt, rulling, bestemme kanten ovenfra, tilstanden til navet faller osv. Det innebygde minnet lar deg laste og lagre opptil 20 programmer. Programnummeret vises på en skjerm på 5x5 piksler, hvor brukerbilder og hubens driftsstatus også vises.
Ligger også ved navet:
- MicroUSB-kontakt for lading av batteriet eller tilkobling til PC.
- Bluetooth-synkroniseringsknapp, som du kan opprette en trådløs forbindelse med en PC for å programmere huben.
- 6 porter (AF) for å utføre kommandoer eller motta informasjon fra sensorer.
- Tre navkontrollknapper.
- Innebygd høyttaler.
Programvare
LEGO Education SPIKE-programvaren er tilgjengelig for Windows, Mac OS, Android, iOS og Chromebook og kan lastes ned . Programvaremiljøet er basert på barnas programmeringsspråk Scratch. Den består av et sett med kommandoer, som hver er en grafisk blokk av en bestemt form og farge med parametere som kan endres manuelt, for eksempel hastighet og bevegelsesområde, rotasjonsvinkel, etc.
Samtidig er sett med kommandoer knyttet til ulike komponenter i løsningen (motorer, sensorer, variabler, operatører osv.) uthevet i forskjellige farger, noe som lar deg raskt intuitivt finne ut hvordan du programmerer det du trenger.
Selve applikasjonen inneholder også mange timeplaner, samt ca 30 forskjellige instruksjoner for montering av modeller.
Første trinn
Etter å ha startet applikasjonen og valgt språk, tilbys tre starttrinn umiddelbart:
1) Programmer huben slik at et smilefjes vises på skjermen;
2) Bli kjent med driften av motorer og sensorer;
3) Sett sammen "Loppe"-modellen og programmer den til å bevege seg.
Å bli kjent med SPIKE Prime begynner med en beskrivelse av tilkoblingsmulighetene (via microUSB eller Bluetooth) og hvordan du arbeider med pikselskjermen.
Først må du angi en sekvens med kommandoer som skal utføres etter at programmet har startet, og også velge spesifikke piksler som vil lyse opp på navskjermen.
Det andre trinnet innebærer å sette sammen og programmere motorenes respons på ulike signaler fra sensorene. Du kan for eksempel programmere en motor til å begynne å rotere når du fører hånden eller en gjenstand nær avstandssensoren.
For å gjøre dette lager vi en sekvens av kommandoer: hvis objektet er nærmere enn n centimeter til sensoren, begynner motoren å fungere.
Det tredje og mest interessante trinnet: sett sammen en robotloppe og programmer den til å hoppe på kommando. For å gjøre dette må du først sette sammen selve roboten fra deler og to motorer.
Så begynner vi å programmere. For å gjøre dette setter vi følgende algoritme: når programmet er slått på, må "loppen" hoppe fremover to ganger, så de to motorene må gjøre to hele rotasjoner samtidig. Vi vil sette rotasjonshastigheten til 50 % slik at roboten ikke hopper for mye.
Resultatet er en liten robot som hopper fremover når programmet starter. Skjønnhet!
Lopperoboten stormet raskt frem og fant sitt første offer, men noe gikk galt.
Etter at denne opplæringen er fullført, kan du begynne mer komplekse prosjekter: i applikasjonen er det mer enn 60 blokkskjemaer for ulike deler av settet (motorer, nav, sensorer, etc.) Dessuten kan hvert blokkdiagram endres litt ved å bruke parametere. Også inne i programvaren er det muligheten til å lage variabler og dine egne flytskjemaer.
For lærere
Inkludert med settet er for lærere. De inkluderer læreplaner, oppgaver med ferdige løsninger, og oppgaver der det ikke er noe svar og du må komme opp med en kreativ løsning. Dette gjør at du raskt kan begynne å jobbe med rekruttering og bygge opplæringsprogrammer.
Totalt er 4 baner klare på siden. "Inventor Squad" er et kurs for teknologitimer som styrker elevenes forståelse av prosessen med å gjennomføre prosjektaktiviteter. To emner er relatert til informatikk. «Starting a Business» gir grunnleggende programmerings- og algoritmiske ferdigheter, og «Useful Devices» introduserer prinsippene for tingenes internett. Det fjerde kurset - "Klar for konkurranser" - er designet for å forberede seg til konkurranser og krever både et grunnleggende og ressurssett.
Hvert kurs inneholder fra 5 til 8 leksjoner, som inkluderer en ferdig metodisk løsning som kan implementeres i utdanningsprosessen for å konsolidere STEAM-kompetanser.
Sammenlign med andre sett
LEGO Education SPIKE Prime er en del av LEGO Education-robotikklinjen, som inkluderer sett for barn i forskjellige aldre:
- Express "Ung programmerer" for førskoleopplæring.
- WeDo 2.0 for barneskolen.
- LEGO Education SPIKE Prime for ungdomsskolen.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 for videregående skole og førsteårs elever.
SPIKE Primes funksjonalitet overlapper med LEGO WeDo 2.0, som har Scratch-støtte fra og med i år. Men i motsetning til WeD0 2.0, som lar deg simulere fysiske eksperimenter, er SPIKE Prime mer egnet for å lage roboter. Den er designet for å introdusere elever til robotikk i klasse 5-7.
Ved hjelp av denne løsningen vil skoleelever kunne mestre prinsippene for algoritmisering, utvikle problemløsningsferdigheter og bli kjent med det grunnleggende innen robotikk på en leken måte. Etter SPIKE Prime kan du gå videre til LEGO MINDSTORMS Education EV3, som har MycroPython-funksjoner og er egnet for å lære mer avansert robotikk og programmeringskonsepter.
PS Ingen roboter eller huskyer ble skadet under skrivingen av denne artikkelen.
Kilde: www.habr.com